2016 г.  Справочники - Мобильная версия - Коэффициенты теплопроводности и термоинтерфейсы.

Солнечные батареи и термогенераторы (автономное электропитание, энергосбережение).
Таблица мощностей бытовых электроприборов (Вт).
Современные магниты (определение полярности, измерение индукции).
Таблица удельных сопротивлений (для металлов, графита, воды и земли).
HTML-цвета и их названия.


Коэффициенты теплопроводности

Теплопроводность какого либо вещества – его способность проводить тепло. Количественно, коэффициент теплопроводности выражают в Вт/(м•К), определяя его при условиях (температура, влажность и т.д.), нормированных ГОСТ или ТУ. Материалы с коэфф. теплопроводн. менее 0,17 (при этом, с повышенной пористостью, пониженной влажностью и плотностью) – считаются теплоизоляционными (имеющими высокое тепловое сопротивление).

Коэффициент теплопроводности различных материалов

при нормальной температуре (295 ± 5 К  / +22 ±5 °С)

  Материал Влаж-
ность
%
 λ, Вт/(м*К)
Алюминий - 220-240
Алюмонитридная керамика - 150-180
Оксид алюминия - 37
Бетон на песке 8 0.7
Бетон сплошной 8 1,75
Бронза
сплав меди с оловом
или с алюминием,
кремнием /бериллием / свинцом.

-
-
-

  84
105
  -
Бумага обыкновенная - 0,14
Вата минеральная - 0,05
Вода - 0,6
Воздух - 0,026
Войлок шерстяной - 0,05
Фольфрам - 153
Силиконовый герметик
без присадок
- ~0.2
Гравий - 0,36
Гранит - 3,1-3,5
Графит
вдоль слоистости
- 280-520
Пирографит («электрографит»)
вдоль слоистости
- 480-2440
Графен
вдоль плёнки
- ~5*10^3
Глина 15-20 0,7-0,9
Грунт сухой - 0,4
Древесина лёгких/тяжелых
пород деревьев
6-8 0,15 / 0.4
Древесно-стружечная
плита ДСП
6-8 0,2
Д16 (дюраль) - 164
Железобетон 8 больше 1,5
Золото - 320
Картон - 0,14-0,35
Кирпичная кладка 8 0,4-0,7
Константан - 22
Латунь - 110
Лёд при температуре
-10 – -30 °С
- 2,3-2.6
Масло минеральное - 0,14
Медь - 380-390
Молибден - 140
Никель - 90
Олово - 67
Опилки древесные сухие - 0,07
Пенобетон 8 0,2-0,3
Песок 0% влажности 0 0.33
Песок 20% влажности 20 1,3
Резина - 0,16
Серебро - 407-430
Силикон
без наполнителя
- 0.15
Силумин, сплав алюминия
с кремнием, Si 4-13%
- 137 (124-167)
Снег уплотнённый - 0,35
Сталь - ~50
Стекло обыкновенное. - 0,7-1,2
Титан - 22
Фторопласт-4 (тефлон)
без наполнителей
- 0,25
Цинк / оксид цинка - 115  /  54
Штукатурка 8 0,8
Эпоксидный клей
(без наполнителя)
- 0,6

// По нормативам ГОСТ 7076-99 "Метод определения теплопроводности" - температура и относительная влажность воздуха помещения, в котором проводят испытания, должны быть соответственно (295 ± 5) К и (50 ± 10) %.



Термоинтерфейсы

Для теплоотвода и охлаждения различных устройств, выделяющих тепло (в электронике, теплотехнике), используют высокотеплопроводные составы (так называемые, термоинтерфейсы) – термопасты, термоклеи и высокотемпературные герметики (их теплопроводность и термостойкость повышается с помощью специальных добавок и наполнителей). После нанесения на поверхности, они заполняют воздушные зазоры между тепловыделяющим элементом и радиатором, существенно улучшая тепловой контакт с кулером и общий теплообмен в системе. Рабочие температуры (при которых сохраняются заявленные, производителем, параметры), характерные для многих марок паст: от –50 °С до +150 °С

Современные термопасты, на основе минеральных или синтетических масел, содержат в своем составе мелкодисперсное, в виде микрочастиц (пыли), обычно, металлическое серебро, алюминий и их оксиды (возможны и другие варианты наполнителя, например – частицы углерода или алмаза, нитриды бора), благодаря чему, имеют относительно высокие значения теплопередачи - до нескольких единиц Вт/мК. В компьютерной технике – их применение позволяет снижать температуру микросхемы процессора на 10-20 градусов (по сравнению с установкой радиатора "на сухую"), сохраняя от перегрева при больших нагрузках. Нормальными, для ЦП (центрального проц.), считаются значения: 40-55 °С в обычном режиме работы компьютера и 55-70 °С , на пиковой нагрузке.

Термопасты для охлаждения компьютерного процессора - Zalman ZM-STG, Arctic Cooling MX, КПТ-8


Список наиболее часто применяемых марок термопаст

Импортные марки:

Arctic Cooling MX-1/2,4
Arctic Silver 3/5, "серебрянка" (паста на основе серебра)
Zalman ZM-STG-1/2,
OCZ Freeze Extreme,
Noctua NT.
Gelid GC1


Термопасты российского производства:

КПТ-8, дешёвая паста, в которой термопроводником является мелкодисперсный (размер частиц, приблизительно - 50 нанометров) оксид цинка, не сохнет (если ктп настоящая, произведённая без нарушений технологии изготовления). Большая разница теплопроводности, по сравлению с зарубежными пастами, не существенно влияет на результаты сравнительных тестов, в которых отечественная КПТ8 показывает неплохие результаты и, чаще, предпочтительна, по соотношению цены и качества.

АлСил3, в качестве теплопроводника – нитрид алюминия.


Термопроводная паста наносится равномерно на всю поверхность, очень тонким слоем (не больше 0.2 мм, так как теплопроводность обычной термопасты на два порядка меньше, чем у металла – меди), заполняя только неровности полированных рабочих поверхностей радиатора и охлаждаемого устройства. Оптимальное количество термопасты, для нанесения на камень компьютерного процессора – 0,1-0,4 грамма.

На отшлифованные, зеркально отполированные и пригнанные плоскости – теплопроводящая масса наносится в виде капли (или небольшого креста, с линиями, направленными на углы), на середину охлаждаемого тепловыделяющего элемента (чтобы не осталось воздушных полостей, как если ставить на размазанную пасту), с последующим придавливанием радиатора и плотной притиркой. Очень густые и вязкие – намазываются лопаткой (или кромкой пластиковой карты). Устанавливая радиатор на место – нужно тщательно, максимально плотно притереть кулер к камню (подвигать, повращать).


Таблица 2. Примерные коэффициенты теплопроводности наиболее распространённых термопаст.

  Название  λ, Вт/(м*К)
Coollaboratory Liquid Pro
(жидкий металл)
80
Arctic Silver / Cooling MX 5-8
Zalman ZM-STG1/2. 1-4
OCZ Freeze Extreme 4
Titan Nano Grease TTG 4
Noctua NT. 2-3
Gelid GC-Extreme 8
КПТ-8 1
АлСил-3 2

* Coollaboratory (CL) Liquid Pro (жидкий металл, при 20-25°С) - электропроводная термопаста, не содержит неметаллических добавок, не должна контактировать с алюминием / силумином.

Табличные показатели теплопроводности термопасты – проявляются после нескольких десятков часов использования, в рабочем режиме (паста немного густеет, её тепловая проводимость - приближается к оптимальным значениям).

// Наиболее перспективные, технологичные и удобные в применении термоинтерфейсы – с графитным / графеновым наполнителем. В отличие от металлической стружки (или мет. пыли, получаемой в результате химических реакций), мягкий графит может быть размолот до любых, вплоть до нанометровых размеров частиц (нанонаполнители), что обеспечит достаточно плотное соприкасание рабочих поверхностей. Значительно улучшает параметры и очень высокое значение теплопроводности графита / графена, превышающее показатели для оксидов металлов (алюминия и цинка). Но, у графитной термопасты, как и у жидкого металла (и в какой-то степени, у «серебрянки»), есть существенный недостаток, сказывающийся на условиях штатной эксплуатации, это – электропроводность.

К современным термоинтерфейсам относятся, так же: самоклеющиеся термопрокладки (термоскотч), термопластины, термоплёнка.


Как часто надо менять термопасту?

Пока не закончится гарантийный срок у техники – лучше не открывать корпус, иначе придётся, в случае быстрой поломки, ремонтировать комп за свой счёт. При повышении температуры компьютерного процессора, на пиковой нагрузке, до 80 градусов – обратиться в сервис-центр (может понадобиться ремонт, по гарантии). Нормальный компьютер / ноутбук заводской сборки – вполне прослужит, без вскрытия, год или два, после которых, всё-таки придётся разбирать и чистить системник и БП (блок питания) от собравшейся там пыли.

В дальнейшем, по истечении срока гарантии, в зависимости от мощности процессора и условий эксплуатации (чистота и температура воздуха в помешении, летняя жара, расположение рядом с батареей центрального отопления или другим источником тепла) – периодически (как минимум, раз в год) проводится чистка системного блока от скопившейся пыли и, при необходимости (если сильно греется чип), замена термопасты (в том числе, когда меняете процессор и снимаете с него кулер). Главный ориентир – температура электронных компонентов и стабильность работы системы.

Для аппаратного мониторинга используются специальные утилиты, позволяющие мерить важные параметры системы (напряжение, скорость вращения вентиляторов). К примеру, популярная программа HWMonitor (Hardware sensors monitor, сайт разработчиков - http://www.cpuid.com/) – работает с наиболее распространёнными сенсорными чипами, считывает температуру ядер процессоров, видеокарты, жесткого диска через SMART (показывает текущие, минимальные и максимальные значения). Эти сведения могут быть зафиксированы и сохранены в текстовый файл или записаны в виде графиков (картинки в BMP-формате). Программа работает без установки-инсталляции. Существуют достаточно функциональные бесплатные релизы.

// Режим регистрации реальных параметров нагрева – есть во многих прошивках BIOS (если нет - обновить до новой версии, вход – при перезагрузке, нажатием клавиш Del на стационарном компьютере или F2/F10 на ноутбуке).

Другой, похожий по функциям, софт, позволяющий мерить температуру:

SpeedFan.exe - программный инструмент для контроля за параметрами материнской платы. В этой утилите реализована настройка скорости вращения вентилятора (можно регулировать вручную или включить автоматический режим, но только при наличии соответствующего датчика и драйвера), регуляция частот (тактов) внутренней шины процессора и шины PCI, ведение лог-файла результатов измерений. В конфигурации можно задать нужный обработчик критических событий: Configure - Events - Алгоритм по условию, например - если температура больше 70 градусов, то включить звуковой сигнал (beep) с заданной периодичностью и т.д.

Real Temp (freeware program, downloaded from Web page http://www.techpowerup.com/realtemp/) - Core Temperature monitoring (3 digit system tray - font option, Celsius or Fahrenheit), Distance to TJMax and overclocking for Extreme.

Многие термопасты, в процессе эксплуатации, при сильном нагреве – сохнут, что ухудшает отвод тепла и охлаждение микросхем. Если компьютер аварийно перезагружается или выключается от срабатывания тепловой защиты, при перегреве, и усилился уровень шума вентиляторов (повышается автоматической регулировкой скорости вращения) – надо, в первую очередь, почистить от пыли радиаторы и отверстия вентиляции, извлекая её с помощью кисти, а потом выдувая сжатым воздухом (вынеся на улицу или на балконе) и смотреть, как после этого изменится температура. Рекомендуется, кабели и провода собирать в компактные жгуты – для освобождения пространства для хорошей циркуляции воздуха внутри корпуса системника. Не лишне, будет проверить компьютер на наличие вирусов, которые могут создавать дополнительную нагрузку на ЦП. Удалить из автозагрузки ненужные приложения, вызывающие заметную перегрузку системы и снижающие её быстродействие.

Срок эксплуатации (в обычном, штатном режиме), для качественных термопаст – не меньше года работы (сохраняется пластичность, и достаточно высокая теплопроводность пасты). Срок хранения пасты на складе, в герметично закрытой упаковке, до вскрытия – многие годы. Например, производитель Arctic Cooling MX-4, даёт 8 лет гарантии от высыхания.

Снимая радиатор – не отрывать его от процессора (если прикипел). Сначала, ничего, при этом, не ломая – вращением, сдвинуть с мёртвой точки. Старая термопаста удаляется, контактная поверхность чипа – очищается спиртом или ацетоном.

Даже если процессор не особо греется и всё работает, вроде бы, нормально, через несколько лет, всё-таки, надо менять термопасту, иначе – микросхема приклеется, прикипит к радиатору.


Тепловая защита

Для оперативного, быстро выполняемого, контроля тепловой изоляции зданий и сооружений, применяют приборнное тепловизионное обследование с помощью специальной аппаратуры – тепловизора и инфракрасного цифрового термометра (пирометра). Данный вид работ регламентируется СНиП 23-02-2003 "Тепловая защита зданий" при проведении планового энергетического обследования, квалифицированными специалистами, с целью выявления мест тепловых потерь в эксплуатируемых зданиях. Тепловизионный мониторинг требуется при техническом надзоре за ходом строительства и реконструкции зданий зданий и сооружений, в рамках плановых энергетических обследований или текущего контроля.

Тепловизионное обследование зданий и сооружений с помощью специальной аппаратуры, производства Testo - цифровых тепловизоров и термометров

Для получения качественных температурных снимков в реальном спектральном диапазоне – работы лучше проводить в пасмурную погоду (для исключения ошибок от внешних термических факторов окружающей среды). Обследуемые поверхности не должны подвергаться воздействию прямого и отражённого солнечного излучения не менее чем в течении трёх часов, до момента измерений.

Тепловизионная диагностика необходима перед плановым или аварийным ремонтом строений – для принятия правильных решений по выбору теплоизоляционных и теплопроводных материалов. По результатам тепловизионных исследований - строятся схемы температурных полей и выделяются аномалии на термограммах, проводится анализ характера изменения изотерм, определяется термическое сопротивление конструкций и коэффициенты теплоотдачи внутренних и наружных поверхностей стен, труб и технологического оборудования.


  [ на главную страницу ]




Минисправочник по физическим параметрам и характеристикам: коэффициент теплопроводности, в технических расчётах.

Copyright © 2007-2016, KAKRAS.RU